基于碳化硅 (SiC) 的多電平轉換器受到了很多關注，2-5由于新興的 SiC 功率模塊，它們顯示出較小的功率損耗和高阻斷電壓。中性點鉗位 (NPC) 轉換器6與 H 橋轉換器或 T 型轉換器7級聯是混合轉換器，它允許減少流經設備的電壓或電流量并提高輸出電壓。多級空間矢量調制 (SVM) 為中壓應用提供了高度的靈活性，以實現電壓平衡和電位優化。但是復雜的電壓向量空間和高冗余使計算復雜化。相反，SVM 方案簡單、高效，并減少了計算負擔。在屬于電壓矢量空間的六個扇區中進行的計算已被簡化并減少到只有一個扇區。這意味著剩余五個扇區中的向量可以轉換為可以在第一個扇區中找到的向量。原始文章可以在這里找到。

T2C-HB 轉換器拓撲

圖1清楚地表示了三相七電平混合T 2 C-HB變換器的拓撲結構。1在此拓撲中，T 型轉換器用作具有連續直流鏈路電壓的主電源。1 T 型轉換器還有一個帶浮動電容器的 H 橋。1

圖 2顯示了 T 2 C-HB的開關狀態。正方向的輸出電流與負方向相同，只是輸出電壓在負周期為–3U dc /4，在正周期為3U dc /4。1

圖 1：T 2 C-HB 轉換器

圖 2：混合 T 2 C HB 轉換器的不同開關狀態

支持向量機方案

圖 3清楚地表示了七電平轉換器的扇區 1。它是 120° 坐標系中的空間向量圖。1圖 3顯示了由最近的三個頂點向量包圍的調制三角形，V REF是旋轉參考向量。1

除了相電壓輸出–3U dc /4 和3U dc /4之外，相電壓輸出中還存在兩條冗余傳導路徑，以及不等的浮動電容器充電和放電效應。1每個頂點向量都有許多冗余的切換狀態，為了讓事情更簡單更容易，圖 3 中只顯示了其中一個。圖 4顯示了參考矢量位置類型 I 和類型 II 的兩種切換三角形。圖 4還包括兩種調制三角形的不同切換序列路徑。

圖 3：空間矢量圖

圖 4：I 型和 II 型拓撲

實驗結果

SVM 方案的有效性已以三相 T 2 C 轉換器原型的形式按比例縮小。圖 5表示混合轉換器的直流側，它由恒定的 1,000 VDC 電源供電，三相交流側連接到三相 RL 負載（RL = 100 Ω，LL = 7.7 mH 每相) 的功率因數為 0.9996。1其實驗裝置如圖6所示。Wolfspeed C2M0160120D (1.2 kV, 19 A) SiC MOSFET 的每個 MOSFET 的導通電阻為 160 mΩ。9該 MOSFET 用于按比例縮小的混合轉換器的原型，如圖7所示。1

原型包括三相 T 型轉換器和三個 H 橋。實驗設置采用的調制指數為 0.7，在 FPGA 中實現了 1 μs 的死區時間。1這樣做是為了避免任何短路，這種短路很容易由與 PWM 互補柵極信號附帶的 MOSFET 相關的導通和關斷延遲時間引起。1

圖 5：測試電路

圖 6：實驗設置

圖 7：三相 T 2 C-HB 轉換器拓撲

結論

本文展示并分析了用于中壓并網應用的具有級聯 H 橋的三相混合 T 型轉換器的計算高效 SVM 方案。與傳統的多級 SVM 相比，在 SVM 中已經觀察到許多優點。這些優點包括降低復雜性、不必要的查找表恢復以及數字控制器的少量內存消耗。七級空間矢量圖需要對任意調制三角形進行該方案的廣義開關序列和占空比計算。

最后，所提出的 SVM 方案的性能已通過按比例縮小原型的實驗結果得到驗證。

審核編輯：湯梓紅